Hvordan og hvorfor flydende gas: produktionsteknologi og anvendelsesområdet for flydende gas

Teknologier relateret til udvinding, transport og forarbejdning af naturgas udvikler sig hurtigt. Og mange i dag har hørt forkortelserne LNG (LPG) og LPG (LNG). Næsten hver anden dag nævnes naturgasbrændstof i nyhederne i en eller anden sammenhæng.

Men du må indrømme, for at have en klar forståelse af, hvad der sker, er det vigtigt først at forstå, hvordan gas kondenseres, hvorfor dette gøres, og hvilke fordele det giver eller ikke giver. Og der er mange nuancer i denne sag.

For at kondensere luftformige kulbrinter bygges store højteknologiske anlæg. Dernæst vil vi omhyggeligt forstå: hvorfor alt dette er nødvendigt, og hvordan det sker.

Hvorfor flydende naturgas?

Blåt brændstof udvindes fra jordens tarm i form af en blanding af methan, ethan, propan, butan, helium, nitrogen, hydrogensulfid og andre gasser samt deres forskellige derivater.

Nogle af dem bruges i den kemiske industri, og andre brændes i kedler eller turbiner for at generere varme og elektricitet. Desuden bruges noget af det ekstraherede som gasmotorbrændstof.

Gasindustriens beregninger viser, at hvis blåt brændstof skal leveres i en afstand af 2500 km eller mere, er det i en flydende form ofte mere rentabelt at gøre dette end med rørledning

Hovedårsagen til at kondensere naturgas er forenklingen af ​​dens transport over lange afstande. Hvis forbrugeren og gasbrændstofbrønden er placeret på land tæt på hinanden, er det lettere og mere rentabelt at lægge et rør mellem dem. Men i nogle tilfælde er det for dyrt og problematisk at bygge en motorvej på grund af geografiske nuancer. Derfor tyr de til forskellige teknologier til produktion af LNG eller LPG i flydende form.

Økonomi og transportsikkerhed

Når gassen er flydende, pumpes den allerede i form af væske i specielle containere til transport ad sø, flod, vej og / eller jernbane.I dette tilfælde er flydning teknologisk set en ret kostbar proces fra energisynspunkt.

På forskellige planter tager dette op til 25% af det oprindelige brændstofvolumen. Det vil sige, for at generere den energi, der kræves af teknologi, skal du forbrænde op til 1 ton LNG for hvert tre ton af det i færdig form. Men naturgas er nu meget efterspurgt, alt lønner sig.

I flydende form optager methan (propan-butan) et 500-600 gange mindre volumen end i gasform

Mens naturgas er i flydende tilstand, er den ikke-brændbar og ikke-eksplosiv. Kun opnået efter fordampning under regasificering gasblanding viser sig at være egnet til at brænde ind kedlerog kogeplader. Derfor, hvis LNG eller LPG bruges som carbonhydridbrændstof, skal de genklassificeres.

Brug i forskellige felter

Oftest nævnes udtrykkene "flydende gas" og "flydende gas" i forbindelse med transport af kulbrinter. Det vil sige, den første produktion af blåt brændstof forekommer, og derefter dens konvertering til LPG eller LNG. Derefter transporteres den resulterende væske og returneres derefter igen til den gasformige tilstand til en eller anden anvendelse.

LHG (flydende petroleumsgas) for 95% eller mere består af en propan-butan-blanding og LNG (flydende naturgas) til 85-95% metan. Disse er ens og radikalt forskellige typer brændstof.

LPG fra propan-butan bruges hovedsageligt som:

• gasmotor brændstof;
• brændstof til injektion i gastanke på autonome varmesystemer;
• væsker til tankning af tændere og gasflasker med en kapacitet på 200 ml til 50 liter.

LNG produceres normalt udelukkende til langtransport. Hvis der er tilstrækkelig kapacitet til at opbevare LPG, der kan modstå tryk fra flere atmosfærer, kræves der specielt kryogene tanke til kondenseret metan.

LNG-lagerudstyr er meget teknologisk og tager meget plads. Det er ikke rentabelt at bruge sådan brændstof i biler på grund af de høje omkostninger for cylindrene. LNG-lastbiler i form af enkelt eksperimentelle modeller kører allerede på vejene, men inden for personbilsegmentet er det usandsynligt, at dette "flydende" brændstof finder bred anvendelse i den nærmeste fremtid.

Flydende metan som brændstof bruges nu i stigende grad i drift:

• jernbanelokomotiver;
• søfartøjer;
• flodtransport.

Ud over at blive brugt som energibærer anvendes LPG og LNG også direkte i flydende form på gas- og petrokemiske anlæg. De fremstiller forskellige plastmaterialer og andre carbonhydridbaserede materialer.

Teknologier til produktion af LPG og LNG

For at omdanne methan fra gas til væske skal den afkøles til -163 ° C. Men propan-butan kondenserer allerede ved -40 °C. Teknologi og omkostninger er derfor meget forskellige i begge tilfælde.

En liter LNG er ca. 1,38 kubikmeter. m for kilden til naturgas (dette tal afhænger af temperatur og tryk), et fald i volumen på ca. 620 gange

Følgende teknologier fra forskellige virksomheder bruges til at kondensere naturgas:

• AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
• Optimeret kaskade
• DMR;
• PRICO;
• MFC;
• GTL et al.

Alle af dem er baseret på processerne med komprimering og / eller varmeudveksling. Flydelægningsoperationen finder sted på anlægget i flere trin, hvor gassen gradvist komprimeres og afkøles til temperaturen for overgangen til væskefasen.

Forberedelse af gasblanding

Før man begynder at kondensere rå naturgas, er det nødvendigt at fjerne vand, helium, brint, nitrogen, svovlforbindelser og andre urenheder fra det. Til dette anvendes adsorptionsteknologien til dyb oprensning af en gasblanding ved at føre den gennem molekylsigter.

Derefter forekommer det andet trin i fremstillingen af ​​råmaterialet, i hvilket tunge kulbrinter fjernes. Som et resultat forbliver kun ethan og methan (eller propan og butan) med mindre end 5% urenheder i gassen, så denne fraktion kan begynde at blive afkølet og flydende.

Første forberedelse med fjernelse af alt unødvendigt fra naturgas udføres for at beskytte køleudstyr mod de aggressive virkninger af vand, kuldioxid, svovlforbindelser osv.

Fraktionering giver dig mulighed for at slippe af med skadelige urenheder og kun tildele hovedgassen til efterfølgende flydning. Ved et tryk på 1 atm er overgangstemperaturen til den flydende tilstand for methan -163 ° С, for ethan -88 ° С, for propan -42 ° С og for butan -0,5 ° С.

Netop disse temperaturforskelle forklarer grunden til, at de er opdelt i fraktioner, og først derefter kondenserer de gassen, der kommer ind i anlægget. Der er ingen enkelt flydende teknologi til alle typer gasformige carbonhydridforbindelser. For hver af dem er det nødvendigt at bygge og anvende deres egen produktionslinje.

Den vigtigste proces med kondensering

Grundlaget for at konvertere gas til en flydende tilstand er kølecyklussen, hvor varme overføres af et eller andet kølemiddel fra et medium med en lav temperatur til et medium med et højere. Denne proces er flersteget og kræver tilgængelighed af kraftige kompressorer til ekspansion / sammentrækning af varmebæreren og varmevekslerne.

Komprimeringsteknologier er højteknologiske, energikrævende og dyre, men i en cyklus tillader de, at gas komprimeres øjeblikkeligt 5–12 gange

Som kølemiddel i forskellige trin af kondensering bruges følgende:

• propan;
• metan;
• ethan;
• nitrogen;
• vand (hav og renset);
• luften.

For den primære afkøling af naturgas ved Yamal-LNG Novatek bruges for eksempel kølig arktisk luft, som tillader en sænkning af råmaterialets temperatur med minimale omkostninger øjeblikkeligt til + 10 ° С. Og i de varme sommermåneder er det i stedet for det planlagt at bruge havvand fra det arktiske hav, som uanset årstiden er på en dybde på 3-4 ° C.

Samtidig bruges nitrogen, der er opnået direkte på stedet fra luften, som det endelige kølemiddel på Yamal-halvøen. Som et resultat leverer Arktis alt, hvad der er nødvendigt for LNG-produktion - fra kilden til naturgas til de arbejdsmidler, der bruges i flydende processen.

Propan kondenseres på lignende måde som metan. Kun køletemperaturer kræves for at det er meget mindre lavt - minus 42 ° C mod minus 163 ° C. Derfor flydende gas til gastanke koster flere gange mindre, men den resulterende propan-butan LPG er i sig selv mindre efterspurgt på markedet.

Transport og opbevaring

Næsten hele mængden af ​​LNG transporteres med store havgasstankskibe fra den ene kyst til den anden. Landtransport er begrænset af behovet for at opretholde temperaturen på "flydende blåt brændstof" på værdier på ca. -160 ° C, ellers begynder metan at blive en gasstilstand og bliver eksplosiv.

Cylindre på 5–50 liter med internt tryk op til 1,5–2 MPa og større tankkapacitet designet til 5–17 MPa bruges til LPG-transport

Trykket i LNG-tanken er tæt på atmosfærisk. Hvis temperaturen på flydende metan imidlertid stiger over -160 ° C, vil den begynde at ændre sig fra væske til gas. Som et resultat vil trykket i tanken begynde at stige, hvilket udgør en alvorlig fare. Derfor er tankskibe til LNG-transport udstyret med installationer til at opretholde lave temperaturer og et kraftfuldt lag varmeisolator.

LPG genklassificeres til gas direkte i gastanken. Og LNG-omklassificering udføres på specielle industrianlæg uden iltadgang. I fysik omdannes flydende methan gradvist til gas ved en positiv temperatur. Hvis dette sker direkte i luften uden for særlige forhold, vil en sådan proces imidlertid føre til en eksplosion.

Efter at naturgas i form af LNG er flydende på anlægget, transporteres den, og derefter igen ved anlægget (kun omklassificering) omdannes tilbage til en gasformig tilstand til yderligere anvendelse.

Udsigter for flydende brint

Ud over direkte flydning og anvendelse i denne form kan der også fås en yderligere energibærer, brint, fra naturgas. Methan er CH₄propan C₃H₈men butan C₄H₁₀.

Brintkomponenten er til stede i alle disse fossile brændstoffer, du skal bare fremhæve det.

De vigtigste fordele ved brint er miljøvenlighed og udbredt forekomst i naturen, men den høje pris på dens flydende og tab som følge af konstant fordampning annullerer disse fordele praktisk

For at overføre brint fra en gasstilstand til en væske skal det afkøles til -253 ° C. Til dette bruges multistages kølesystemer og kompressions / ekspansionsenheder. Selvom sådanne teknologier er for dyre, men der arbejdes for at reducere deres omkostninger.

Vi anbefaler også, at du læser vores anden artikel, hvor vi beskrev detaljeret, hvordan man laver en brintgenerator til dit hjem med egne hænder. Flere detaljer - gå via link.

I modsætning til LPG og LNG er flydende brint meget mere eksplosivt. Den mindste lækage i forbindelse med ilt giver en luft-luft-blanding, der antændes fra den mindste gnist. Og opbevaring af flydende brint er kun muligt i specielle kryogene beholdere. Der er stadig for mange ulemper med brændstofbrændstof.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Sådan produceres kondenseret gas, og hvorfor den kondenseres:

Alt om flydende gasser:

Der er adskillige teknologier til forringelse af gas. De har deres egne til metan og deres egne til propan-butan. På samme tid er det billigere at få LPG, og det er lettere og mere sikkert at transportere / opbevare. At få metan LNG er en dyrere og kompleks proces. Derudover kræver dens omklassificering specialudstyr. På samme tid er metan mere efterspurgt på markedet i dag, så det kondenseres meget i store mængder.

Har du afklarende spørgsmål eller din ekspertudtalelse om emnet gasafvævning? Måske har du noget at tilføje til ovenstående. Du er velkommen til at spørge og / eller kommentere artiklen i boksen nedenfor.